全球卫星导航技术 第2章 坐标系统与时间系统.ppt

协调世界时（UTC） 从1972年开始的一种以原子时秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时的一种折衷的时间系统 采用闰秒(或跳秒)的办法，使协调时与世界时的时刻相接近 协调时与国际原子时之间的关系： IAT＝UTC十1’×n 式中，n为调整参数，其值由IERS发布 用于时号的播发 * 时间系统的种类 世界时 原子时 力学时 协调世界时 GPS时 * GPS时（GPST） 属于原子时，其秒长与原子时相同，但与国际原子时具有不同的原点： IAT-GPST＝19(s) GPST与协调时的时刻，规定于1980年1月6日0时相一致。其后，两者之间的差别将表现为秒的整倍数： GPST＝UTC十1’×n-19’ 主要用于精密导航和测量定位 * 时间系统的关系 * 通用时（UTC） 时间是人为的 天体运行作为计时标准 阴历与阳历 通用时：格林威治天文台平均时间 * * * 时间系统的发展 * 太阳、月亮和星星 古代，人们仰望天空来判断时间。太阳显示日期，月亮显示月份。古巴比伦人把一天分成24个部分，也就是24小时。 日晷 人们注意到，随着太阳由东向西移动，树木和岩石投下的影子从一边移到另一边，以此可确定一天时间的变化。 水计时 古罗马人和古希腊人使用水钟计量时间。水从一个碗滴到另一个碗。 火计时 古代中国人通过燃烧一根以固定间隔打结的湿绳子来计时。后来，人们记下了燃烧一根蜡烛或一盏油灯里的油所需的时间。　 沙漏　沙子以均匀的速率从一个玻璃球流到另一个玻璃球。许多年来，水手们携带这些计时工具出海航行。　　 机械钟（1世纪）第一台机械钟通过使用重物驱动转轮，带动指针计时。 钟摆（17世纪末）一个名叫克里斯蒂安?于让的荷兰人，最早发明了走时准确的钟。这些钟由一个钟摆控制。相同长度的钟摆完成每次摆动花去相同的时间。这是意大利著名科学家伽利略1637年发现的。　　 航海钟（1世纪）一个英国钟表匠约翰?哈里森在1735年发明了第一台“航海天文钟”，即在海上工作的时钟。　　 电子钟（19世纪初）电池被用来给最早的电子钟提供动力。今天，我们通常把这种钟的插头插入我们家中的电源插座。　　 石英钟（1929年）石英是一种矿物，当电流通过它时，它每秒钟振动32768次。今天，大多数的钟表都有一块石英晶体。许多钟表使用数字代替了钟面。　　 原子钟（1949年）原子钟是最精确的。这种时钟在37万年里快慢误差不会超过1秒。原子钟以铯原子的振动为基础，铯原子的振动速率是每秒9192631770次。　　 作业： 1.P38: 1 2.P38: 5 3.简述各种时间系统的用途 * 天球坐标系和地球自转无关，所以对于描述天体或人造地球卫星的运动、位置和状态很方便 南京92 * * 国际时间局（BIH） 似大地水准面——从地面点沿正常重力线量取正常高所得端点构成的封闭曲面。似大地水准面严格说不是水准面，但接近于水准面，只是用于计算的辅助面。它与大地水准面不完全吻合，差值为正常高与正高之差。正高与正常高的差值大小，与点位的高程和地球内部的质量分布有关系，为解决地球质量分布差异导致的计算不便而假设的辅助面。 *  * 因为在不同的大气压下，原子的相互间隔不同，相互的电磁作用也不同，这种影响肯定会影响Cs的两个超精细能级的跃迁频率，计时就不准确了 日晷（gui）：太阳的影子 * 构成 * 地球坐标系 地球空间 直角坐标系 地球大地 坐标系 原点：地球质量中心o X：格林威治子午面与赤道交点 Z：指向北极 Y：Z、X成右手系 原点：地球质量中心o 经度：本地子午面与起始子午面的二面角; 纬度：过本点的椭球的法线与赤道面的交角; 大地高：地面点沿椭球法线到椭球面的距离 极移 地球自转轴与地球表面的交点称之为地极； 由于地球内部和外部的动力学因素，地球极点在地球表面的位置随时间而变化，这种现象叫做极移； 极移构成： 自由欧拉运动； 受迫季节性运动 相关因素 瞬时极：随时间而变化的地极为瞬时极 平极：某一时期各个瞬时极的平均位置，称为平地极，简称平极 * 极移 P21 协议地极原点CIO IAG和IAU: 1900-1905五个纬度观测站的平均值，CIO； 极移几何描述； IERS 定期公布瞬时地极坐标； * 地球坐标系 瞬时地球坐标系 原点位于地球质心； z轴指向瞬时地球自转轴方向； x轴指向瞬时赤道面和包含瞬时地球自转轴与平均天文台赤道参考点的子午面之交点； y轴构成右手坐标系取向 ； 协议地球坐标系 取平地极为坐标原点 z轴指向CIO x轴指向协定赤道面与格林尼治子午线的交点 y轴在协定赤道面里，与 xoz构成右手； * 参心与地心 * 南极 北极 赤道 地球质心 地球表面 局部椭球 参心坐标系 地心坐标系